KR101928597B1

KR101928597B1 - 작업 기계의 동력 회생 장치

Info

Publication number: KR101928597B1
Application number: KR1020137032724A
Authority: KR
Inventors: 세이지 히지카타; 가즈오 후지시마
Original assignee: 히다찌 겐끼 가부시키가이샤
Priority date: 2011-06-15
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2018-12-12
Also published as: US20140090367A1; WO2012173149A1; CN103597220B; KR20140034213A; US9284718B2; EP2722530A4; EP2722530B1; CN103597220A; EP2722530A1

Abstract

작업 기계의 동력 회생 장치에 있어서, 유압 실린더(3a)의 보톰측 유압실에 접속되고 유압 실린더(3a)의 축소시에 탱크(6A)로 복귀되는 복귀 오일이 유통하는 유로(31)와, 유로(31)에 설치되고 당해 유로(31)를 복수의 유로로 분류하는 분기부(32)와, 분기부(32)에 접속되고, 발전기(12)가 접속된 유압 모터(11)를 통해 복귀 오일을 탱크(6A)로 유도하는 회생 관로(33)와, 분기부(32)에 접속되고, 제어 밸브(2)를 통해 복귀 오일을 탱크(6A)로 유도하는 제어 밸브 관로(34)와, 조작 장치(4)의 조작량을 검출하는 조작량 검출 수단(16)과, 발전기(12)에 의해 발전된 전력을 축적하는 축전 장치(15)와, 축전 장치(15)의 충전량을 검출하는 충전량 검출 수단(17)과, 충전량 검출 수단(17)으로부터의 충전량 신호에 따라서, 회생 관로(33)측을 흐르는 복귀 오일의 유량 및 제어 밸브 관로(34)측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 각각 연산하는 유량 연산 수단(9)을 구비한다.

Description

작업 기계의 동력 회생 장치 {POWER REGENERATION DEVICE FOR WORK MACHINE}

본 발명은, 작업 기계의 동력 회생 장치에 관한 것으로, 특히 유압 액추에이터로부터의 복귀 압유에 의해 에너지를 회수하는 작업 기계의 동력 회생 장치에 관한 것이다.

유압 액추에이터로부터의 복귀 유체에 의해 유압 모터를 구동시켜 에너지를 회수하는 동시에, 조작성을 향상시키기 위해 붐으로부터의 복귀 유량을 회생측과 제어 밸브측으로 분기하는 건설 기계가 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

일본 특허 출원 공개2007-107616호 공보

상기 특허문헌과 같이 건설 기계가 유압 셔블인 경우, 예를 들어 덤프에의 자갈 싣기 작업 등, 붐 상승 하강 동작을 빈번하게 행하는 작업을 행하면, 회생 동력량이 증가한다. 이 결과, 축전 장치가 과충전으로 되어 장치의 열화나 파손 등을 초래할 우려가 발생한다. 이러한 축전 장치의 과충전을 방지하기 위해서는, 대용량의 축전 장치를 배치하여 여유를 갖고 사용하는 방법이 고려된다.

그러나, 예를 들어 하이브리드식 유압 셔블의 구성 부품에 있어서, 축전 장치는 매우 고가의 부품이며, 용량에 그 가격이 거의 비례하므로, 축전 장치의 용량을 작게 하는 것이 요망되고 있다.

본 발명은, 상술한 사항에 기초하여 이루어진 것으로, 축전 장치의 용량을 증가시키는 일 없이, 축전 장치의 과충전을 방지할 수 있는 작업 기계의 동력 회생 장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해서, 제1 발명은, 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터의 압유를 유압 실린더에 전환 공급하는 제어 밸브와, 상기 제어 밸브를 제어하는 조작 장치를 구비하는 작업 기계의 동력 회생 장치에 있어서, 상기 유압 실린더의 보톰측 유압실에 접속되고 당해 유압 실린더의 축소시에 탱크로 복귀되는 복귀 오일이 유통하는 유로와, 상기 유로에 설치되고 당해 유로를 복수의 유로로 분류(分流)하는 분기부와, 상기 분기부에 접속되고, 인버터에 의해 제어되는 발전기가 접속된 유압 모터를 통해 복귀 오일을 탱크로 유도하는 회생 관로와, 상기 분기부에 접속되고, 상기 제어 밸브를 통해 복귀 오일을 탱크로 유도하는 제어 밸브 관로와, 상기 조작 장치의 조작량을 검출하는 조작량 검출 수단과, 상기 발전기에 의해 발전된 전력을 축적하는 축전 장치와, 상기 축전 장치의 충전량을 검출하는 충전량 검출 수단과, 상기 충전량 검출 수단으로부터의 충전량 신호에 따라서, 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량 및 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 각각 연산하는 유량 연산 수단과, 상기 유량 연산 수단의 연산 결과에 기초하여 상기 제어 밸브 관로의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 수단과, 상기 유량 연산 수단의 연산 결과에 기초하여 상기 회생 관로의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 수단을 구비하는 것으로 한다.

또한, 제2 발명은, 엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터의 압유를 유압 실린더에 전환 공급하는 제어 밸브와, 상기 제어 밸브를 제어하는 조작 장치를 구비하는 작업 기계의 동력 회생 장치에 있어서, 상기 유압 실린더의 보톰측 유압실에 접속되고 당해 유압 실린더의 축소시에 탱크로 복귀되는 복귀 오일이 유통하는 유로와, 상기 유로에 설치되고 당해 유로를 복수의 유로로 분류하는 분기부와, 상기 분기부에 접속되고, 발전기가 접속된 유압 모터를 통해 복귀 오일을 탱크로 유도하는 회생 관로와, 상기 분기부에 접속되고, 상기 제어 밸브를 통해 복귀 오일을 탱크로 유도하는 제어 밸브 관로와, 상기 조작 장치의 조작량을 검출하는 조작량 검출 수단과, 상기 발전기에 의해 발전된 전력을 축적하는 축전 장치와, 상기 축전 장치의 충전량을 검출하는 충전량 검출 수단과, 상기 유압 실린더가 축소되는 경우에 있어서의 상기 조작 장치의 조작량에 대한 상기 유압 실린더로부터의 미터아웃 유량의 복수의 특성이 기억되는 동시에, 상기 충전량 검출 수단으로부터의 충전량 신호가 입력되고, 상기 충전량 신호에 따라서 상기 기억된 미터아웃 유량의 복수의 특성 중 어느 하나를 출력하는 특성 선택 수단과, 상기 특성 선택 수단에 의해 출력된 조작량과 미터아웃 유량의 관계 및 상기 조작량 검출 수단에 의해 검출되는 상기 조작량에 기초하여, 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량 및 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 각각 연산하는 유량 연산 수단과, 상기 유량 연산 수단의 연산 결과에 기초하여 상기 제어 밸브 관로의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 수단과, 상기 유량 연산 수단의 연산 결과에 기초하여 상기 회생 관로의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 수단을 구비하는 것으로 한다.

또한, 제3 발명은, 제1 또는 제2 발명에 있어서, 상기 유량 연산 수단은, 상기 조작 장치에 있어서의 하강 조작 신호가 검출되고 있는 동안에는, 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량과 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량의 배분 특성을 고정화시키고 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 제4 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 유량 연산 수단은, 상기 유압 실린더가 축소되는 경우에 있어서의 상기 조작 장치의 조작량에 대한 상기 유압 실린더로부터의 미터아웃 유량의 특성이 기억되는 동시에, 상기 조작량 검출 수단으로부터의 조작량 신호가 입력되고, 상기 조작량 신호에 따라서 상기 기억된 미터아웃 유량의 특성으로부터, 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 연산하는 제1 유량 연산 수단과, 상기 유압 실린더가 축소되는 경우에 있어서의 상기 조작 장치의 조작량에 대한 상기 유압 실린더로부터의 미터아웃 유량의 특성이 기억되는 동시에, 상기 조작량 검출 수단으로부터의 조작량 신호가 입력되고, 상기 조작량 신호에 따라서 상기 기억된 미터아웃 유량의 특성으로부터, 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 연산하는 제2 유량 연산 수단과, 상기 충전량 검출 수단으로부터의 충전량 신호가 입력되고, 상기 충전량 신호에 따라서 보정 특성을 연산하는 보정 신호 연산 수단을 구비하고, 상기 보정 신호 연산 수단으로부터의 보정 신호에 의해, 상기 제1 유량 연산 수단의 출력 신호와 상기 제2 유량 연산 수단의 출력 신호가 보정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제5 발명은, 제1 발명에 있어서, 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 제어하기 위해, 상기 제어 밸브에의 파일럿압을 제어하는 전자 비례 밸브를 설치한 것을 특징으로 한다.

또한, 제6 발명은, 제2 발명에 있어서, 상기 발전기 및 상기 인버터의 이상을 검출하기 위한 이상 검출 수단을 더 구비하고, 상기 이상 검출 수단에 의해, 상기 발전기 또는 상기 인버터의 이상이 검출되었을 때, 상기 특성 선택 수단은, 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 제로로 하는 상기 미터아웃 유량의 특성을 상기 제2 유량 연산 수단에 출력하고, 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 상기 회생 관로측의 복귀 오일의 유량의 저하분만큼 증가시키는 상기 미터아웃 유량의 특성을 상기 제1 유량 연산 수단에 출력하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제7 발명은, 제4 발명에 있어서, 상기 발전기 및 상기 인버터의 이상을 검출하기 위한 이상 검출 수단을 더 구비하고, 상기 이상 검출 수단에 의해, 상기 발전기 또는 상기 인버터의 이상이 검출되었을 때, 상기 보정 신호 연산 수단은, 상기 제2 유량 제어 수단에 있어서의 상기 조작량에 기초하는 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 제로로 보정하고, 상기 제1 유량 제어 수단에 있어서의 상기 조작량에 기초하는 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 상기 제2 유량 제어 수단에 있어서의 유량 저하분만큼 증가하도록 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 축전 장치의 용량을 증가시키는 일 없이, 축전 장치의 과충전을 방지할 수 있다. 이 결과, 생산성의 향상이 도모된다.

도 1은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태를 구비한 유압 셔블을 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 제어 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러 내의 특성 선택 회로가 구비하는 하나의 미터링 특성도이다.
도 4는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 블록도이다.
도 6a는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러 내의 특성 선택 회로를 설명하는 다른 미터링 특성도이다.
도 6b는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러 내의 특성 선택 회로를 설명하는 또 다른 미터링 특성도이다.
도 7은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제2 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 블록도이다.
도 8은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태를 도시하는 제어 시스템의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태를 구성하는 인버터 및 그 주변의 하드웨어 구성의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 블록도이다.
도 12는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태에 있어서의 컨트롤러 내의 특성 선택 회로를 설명하는 미터링 특성도이다.
도 13은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.
도 14는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제5 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 블록도이다.

<제1 실시 형태>

이하, 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 실시 형태를 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태를 구비한 유압 셔블을 도시하는 사시도, 도 2는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 제어 시스템의 개략도이다.

도 1에 있어서, 유압 셔블(1)은, 붐(1a), 아암(1b) 및 버킷(1c)을 갖는 다관절형 작업 장치(1A)와, 상부 선회체(1d) 및 하부 주행체(1e)를 갖는 차체(1B)를 구비하고 있다. 붐(1a)은, 상부 선회체(1d)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 붐 실린더(유압 실린더)(3a)에 의해 구동된다. 상부 선회체(1d)는 하부 주행체(1e) 상에 선회 가능하게 설치되어 있다.

아암(1b)은, 붐(1a)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 아암 실린더(유압 실린더)(3b)에 의해 구동된다. 버킷(1c)은, 아암(1b)에 회전 가능하게 지지되어 있고, 버킷 실린더(유압 실린더)(3c)에 의해 구동된다. 붐 실린더(3a), 아암 실린더(3b) 및 버킷 실린더(3c)의 구동은, 상부 선회체(1d)의 운전실(캡) 내에 설치되고 유압 신호를 출력하는 조작 장치(4)(도 2 참조)에 의해 제어되어 있다.

도 2에 도시하는 실시 형태에 있어서는, 붐(1a)을 조작하는 붐 실린더(3a)에 관한 제어 시스템만을 도시하고 있다. 이 제어 시스템은, 제어 밸브(2)와, 조작 장치(4)와, 전자 비례 밸브(8)와, 파일럿 체크 밸브(10)와, 인버터(13)와, 초퍼(14)와, 축전 장치(15)와, 압력 센서(16)와, 전압 검출기(17)를 구비하고 있고, 제어 장치로서 컨트롤러(9)를 구비하고 있다.

유압원 장치로서는, 유압 펌프(6)와 파일럿 압유를 공급하는 파일럿 오일 펌프(7)와 탱크(6A)를 구비하고 있다. 유압 펌프(6)와 파일럿 오일 펌프(7)는 동일한 구동축에 의해 연결되고, 이 구동축과 직렬로 접속된 엔진(50)에 의해 구동된다.

유압 펌프(6)로부터의 압유를 붐 실린더(3a)에 공급하는 유로(30)에는, 유로 내의 압유의 방향과 유량을 제어하는 제어 밸브(2)가 설치되어 있다. 제어 밸브(2)는, 그 파일럿 수압부(2a, 2b)에의 파일럿 압유의 공급에 의해, 스풀 위치를 전환하여, 유압 펌프(6)로부터의 압유를 유압 액추에이터(3a)에 공급하여, 붐(1a)을 구동시키고 있다.

제어 밸브(2)의 스풀 위치는, 조작 장치(4)의 조작 레버 등의 조작에 의해 전환 조작된다. 조작 장치(4)에는, 파일럿 밸브(5)가 설치되어 있고, 조작 레버 등의 도면 상 a방향의 틸팅 조작(붐 상승 방향 조작)에 의해, 파일럿 오일 펌프(7)로부터의 도시하지 않은 파일럿 1차측 유로를 통해 공급되는 파일럿 1차 압유를, 파일럿 2차측 유로(20a)를 통해 제어 밸브(2)의 파일럿 수압부(2a)에 공급하고 있다. 또한, 파일럿 밸브(5)는, 조작 레버 등의 도면 상 b방향의 틸팅 조작(붐 하강 방향 조작)에 의해, 파일럿 오일 펌프(7)로부터의 도시하지 않은 파일럿 1차측 유로를 통해 공급되는 파일럿 1차 압유를, 파일럿 2차측 유로(20c)를 통해 파일럿 체크 밸브(10)의 수압부에 공급하고 있다.

이 파일럿 2차측 유로(20c)에는, 압력 센서(16)가 장착되어 있다. 이 압력 센서(16)는, 조작 장치(4)의 파일럿 밸브(5)의 하강측 파일럿압(Pb)을 검출하여 그 압력에 대응하는 전기 신호로 변환하는 신호 변환 수단으로서 기능하는 것으로, 변환한 전기 신호를 컨트롤러(9)에 출력 가능하게 구성되어 있다.

한편, 제어 밸브(2)의 파일럿 수압부(2b)에는, 파일럿 2차측 유로(20b)의 일단부측이 접속되고, 파일럿 2차측 유로(20b)의 타단부측은, 2위치 2포트형의 전자 비례 밸브(8)의 출력측 포트에 접속되어 있다. 전자 비례 밸브(8)의 입력측 포트는, 파일럿 오일 펌프(7)로부터의 압유를 공급하는 파일럿 유로(20)가 접속되어 있다.

다음에, 동력 회생 장치(70)에 대해 설명한다. 동력 회생 장치(70)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 유로(31)와, 분기부(32)와, 회생 관로(33)와, 제어 밸브 관로(34)와, 압력 센서(16)와, 컨트롤러(9)와, 인버터(13)와, 초퍼(14)와, 축전 장치(15)와, 전압 검출기(17)를 구비하고 있다.

유로(31)는, 붐 실린더(3a)의 축소시에 탱크(6A)로 복귀되는 오일(복귀 오일)이 유통하는 유로로, 붐 실린더(3a)의 보톰측 유압실에 접속되어 있다. 유로(31)에는 당해 유로(31)를 복수의 유로로 분류하는 분기부(32)가 설치되어 있다. 분기부(32)에는, 회생 관로(33)와, 제어 밸브 관로(34)가 접속되어 있다.

회생 관로(33)는, 파일럿 체크 밸브(10)와, 이 파일럿 체크 밸브(10)의 하류측에 설치되고 발전기(12)가 접속된 유압 모터(11)를 구비하고 있고, 당해 유압 모터(11)를 통해 보톰측 유압실로부터의 복귀 오일을 탱크(6A)로 유도하고 있다. 붐 하강시에 있어서의 복귀 오일을 회생 관로(33)에 도입하여 유압 모터(11)를 회전시키면 발전기(12)가 회전하여 회생 전력을 발생시키고, 그 전력은 인버터(13), 승압을 위한 초퍼(14)를 통해 축전 장치(15)에 축전된다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 축전 장치(15)로서 캐패시터를 예로 들어 설명한다.

축전 장치(15)의 충전량인 SOC(State of Charge)의 값은, 컨트롤러(9)에 입력되어 있다. 축전 장치(15)가 캐패시터인 경우, SOC의 값은, 캐패시터의 전압을 검출함으로써 확인할 수 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 축전 장치(15)에 전압 검출기(17)를 설치하고, 이 전압 검출기(17)가 검출한 신호를 컨트롤러(9)에 입력하고 있다.

파일럿 체크 밸브(10)는, 회생 관로(33)의 누설 방지 등, 유로(31)로부터 회생 관로(33)에의 부주의한 압유 유입(붐 낙하)을 방지하기 위해 설치되어 있고, 통상은 회생 관로(33)를 차단하고 있다.

파일럿 체크 밸브(10)에는, 작업자에 의해 붐 하강 조작이 행해졌을 때에 조작 장치(4)의 파일럿 밸브(5)의 하강측 파일럿압(Pb)이 유도되어 있고, 붐 하강 조작시에 있어서의 조작 장치(4)의 조작량이 소정량에 도달하였을 때에 출력되는 조작 신호[파일럿압(Pb)]에 의해 개방되도록 설정되어 있다. 이에 의해, 조작 장치(4)의 조작량이 소정값 이상으로 되었을 때에 유압 모터(11)에 복귀 오일이 공급되도록 되어 있다.

또한, 붐 하강 조작시에 있어서의 유압 모터(11) 및 발전기(12)의 회전수는 인버터(13)에 의해 제어되어 있다. 이와 같이 유압 모터(11)의 회전수를 인버터(13)로 제어하면 유압 모터(11)를 통과하는 오일의 유량을 조정할 수 있으므로, 보톰측 유압실로부터 회생 관로(33)로 흐르는 복귀 오일의 유량을 조정할 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 인버터(13)는, 회생 관로(33)의 유량을 제어하는 유량 제어 수단으로서 기능하고 있다.

제어 밸브 관로(34)는, 유량 조정 수단인 제어 밸브(2)(스풀형 방향 전환 밸브)를 통해 보톰측 유압실로부터의 복귀 오일을 탱크(6A)로 유도하고 있다. 제어 밸브(2)에 있어서의 한쪽의 파일럿 수압부(2b)에는 붐 하강 조작시에 파일럿 오일 펌프(7)로부터 전자 비례 밸브(8)를 통해 출력되는 조작 신호(유압 신호)가 입력되어 있고, 또한 다른 쪽의 파일럿 수압부(2a)에는 붐 상승 조작시에 조작 장치(4)로부터의 파일럿 밸브(5)의 상승측 파일럿압(Pa)이 입력되어 있다. 제어 밸브(2)의 스풀은, 이들 2개의 파일럿 수압부(2a, 2b)에 입력되는 조작 신호에 따라서 이동하고, 유압 펌프(6)로부터 붐 실린더(3a)에 공급되는 압유의 방향 및 유량을 전환한다.

전자 비례 밸브(8)는, 붐 하강 조작시에 있어서의 조작 장치(4)의 조작량에 따른 조작 신호를 제어 밸브(2)의 파일럿 수압부(2b)에 출력하는 것이며, 이에 의해 보톰측 유압실로부터 제어 밸브(2)를 통과하는 복귀 오일의 유량[즉, 제어 밸브 관로(34)를 흐르는 복귀 오일의 유량]을 조정하고 있다. 즉, 본 실시 형태에 있어서의 전자 비례 밸브(8)는, 제어 밸브 관로(34)의 유량을 제어하는 유량 제어 수단으로서 기능하고 있다.

본 실시 형태에 있어서의 전자 비례 밸브(8)의 입력 포트에는, 파일럿 오일 펌프(7)로부터 출력되는 압유가 입력되어 있다. 한편, 전자 비례 밸브(8)의 조작부에는, 컨트롤러(9)의 후술하는 전자 비례 밸브 출력값 연산부(104)(도 5 참조)로부터 출력되는 지령값이 입력되어 있다. 이 지령값에 따라서 전자 비례 밸브(8)의 포트 위치가 조정되고, 이에 의해, 파일럿 오일 펌프(7)로부터 제어 밸브(2)의 수압부(2b)에 공급되는 압유의 압력이 적절하게 조정되어 있다.

컨트롤러(9)는, 압력 센서(16)로부터 조작 장치(4)의 파일럿 밸브(5)의 하강측 파일럿압(Pb)을, 전압 검출기(17)로부터 축전 장치(15)의 SOC의 값을 각각 입력하고, 이들 입력값에 따른 연산이 행해지고, 전자 비례 밸브(8) 및 인버터(13)에 제어 지령을 출력함으로써, 회생 관로(33)와 제어 밸브 관로(34)를 통과하는 복귀 오일의 유량을 제어하고 있다.

다음에, 조작 장치(4)의 조작에 의한 각 부 동작의 개요를 도 2를 이용하여 설명한다.

우선, 조작 장치(4)의 조작 레버를 a방향으로 틸팅 조작하면, 파일럿 밸브(5)로부터 생성되는 파일럿압(Pa)이 제어 밸브(2)의 파일럿 수압부(2a)로 유도되어, 제어 밸브(2)가 전환 조작된다. 이에 의해, 유압 펌프(6)로부터의 압유가 붐 실린더(3a)의 유로(31)로 유도되고, 붐 실린더(3a)는 신장 동작한다. 이것에 수반하여, 붐 실린더(3a)의 로드측 오일실로부터 배출되는 복귀 유량은, 유로(30), 제어 밸브(2)를 통해 탱크(6A)로 유도된다. 이때, 파일럿 체크 밸브(10)에는 조작 압력이 유도되지 않으므로, 회생 관로(33)는 차단된 상태로 되어 있어, 회생 동작은 행해지지 않는다.

다음에, 조작 장치(4)의 조작 레버를 b방향으로 틸팅 조작하면, 파일럿 밸브(5)로부터 생성되는 파일럿압(Pb)이 압력 센서(16)에 의해 검출되어 컨트롤러(9)에 입력된다. 컨트롤러(9)에서는 미리 정해진 테이블에 의해, 입력된 파일럿압에 따라서 전자 비례 밸브(8)에 제어 지령을 출력한다. 이 결과, 제어 밸브(2)의 파일럿 수압부(2b)에 파일럿압이 가해져, 제어 밸브(2)가 전환 조작된다. 이에 의해, 유압 펌프(6)로부터의 압유가 붐 실린더(3a)의 유로(30)로 유도되고, 붐 실린더(3a)는 축소 동작한다. 이것에 수반하여, 붐 실린더(3a)의 보톰측 오일실로부터 배출되는 복귀 유량은, 유로(31), 제어 밸브(2)를 통해 탱크(6A)로 유도된다.

이때, 파일럿 밸브(5)로부터 파일럿압(Pb)이 파일럿 2차측 유로(20c)를 통해 파일럿 체크 밸브(10)에 조작압으로서 유도되므로, 파일럿 체크 밸브(10)가 개방 동작한다. 이에 의해, 붐 실린더(3a)의 보톰측 오일실로부터 배출되는 복귀 유량의 일부가 유압 모터(11)로 유도되어, 유압 모터(11)에 접속된 발전기(12)가 발전 동작을 행한다. 발전된 전기 에너지는 축전 장치(15)에 축전된다.

한편, 컨트롤러(9)는, 입력된 파일럿압(Pb)의 신호 및 SOC의 신호로부터 상태를 판단하여, 전자 비례 밸브(8)에의 지령값 및 발전기(12)의 제어 장치인 인버터(13)에의 제어 지령값을 산출·출력한다. 이 결과, 붐 하강 동작에 있어서 붐 실린더(3a)의 보톰측 오일실로부터 배출되는 복귀 유량이, 제어 밸브(2)측(제어 밸브측 유량)과 회생용의 유압 모터(11)측(회생측 유량)으로 유도되므로, 조작성을 확보하면서 적절한 회생 동작이 행해진다.

여기서, 컨트롤러(9)의 파일럿압(Pb)에 기초하는 붐 실린더(3a)의 보톰측 오일실로부터 배출되는 복귀 유량의 관계를 도 3을 이용하여 설명한다. 도 3은, 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러 내의 특성 선택 회로가 구비하는 하나의 미터링 특성도이다.

도 3에 있어서, 가느다란 실선으로 나타낸 미터링 선도는, 조작 장치(4)의 레버 조작량과 제어 밸브 관로(34)측을 흐르는 복귀 오일의 유량[제어 밸브 관로 유량(Q1)]의 관계를 나타낸 것이며, 파선으로 나타낸 미터링 선도는, 조작 장치(4)의 레버 조작량과 회생 관로(33)측을 흐르는 복귀 오일의 유량[회생 관로 유량(Q2)]의 관계를 나타낸 것이다. 또한, 굵은 실선으로 나타낸 미터링 선도는, 앞의 2개의 미터링 선도를 합성한 것을 나타내고, 제어 밸브 관로 유량(Q1)과 회생 관로 유량(Q2)의 합계 유량을 나타내고 있다.

이들 미터링 선도가 나타내는 바와 같이, 조작 장치(4)의 레버 조작량이 제1 설정값(L1) 미만인 경우(이하에 있어서 「미세 조작 영역」이라 칭하는 경우가 있음)에는, 합계 유량은 제어 밸브 관로 유량(Q1)과 일치하고 있다. 즉, 이때, 보톰측 유압실로부터의 복귀 오일은 전부 제어 밸브 관로(34)로 흐르도록 되어 있고, 회생 관로(33)는 파일럿 체크 밸브(10)에 의해 폐쇄되어 있다.

또한, 조작 장치(4)의 레버 조작량이 제2 설정값(L2)(제1 설정값보다도 큰 값) 이상인 경우(이하에 있어서 「풀 회생 영역」이라 칭하는 경우가 있음)에는, 합계 유량은 회생 관로 유량(Q2)과 일치하고 있다. 즉, 이때, 보톰측 유압실로부터의 복귀 오일은 전부 회생 관로(33)로 흐르도록 되어 있고, 제어 밸브 관로(34)는 제어 밸브(2)에 의해 폐쇄되어 있다.

한편, 조작량이 제1 설정값(L1) 이상 또한 제2 설정값(L2) 미만인 경우(이하에 있어서 「중간 영역」이라고 칭하는 경우가 있음)에는, 회생 관로(33)와 제어 밸브 관로(34)의 양쪽에 복귀 오일이 흐르고 있다. 구체적으로는, 조작 장치(4)의 레버 조작량이 제1 설정값(L1)으로부터 제2 설정값(L2)까지 증가하는 동안에, 제어 밸브 관로 유량(Q1)은 제1 설정값(L1)일 때의 합계 유량(q1)으로부터 제로를 향해 점차 감소하면서, 회생 관로 유량(Q2)은 제로로부터 제2 설정값(L2)일 때의 합계 유량(q2)을 향해 점차 증가하도록 설정되어 있다.

다음에, 본 실시 형태에 있어서, 컨트롤러(9)가 실행하는 축전 장치(15)의 SOC의 상태에 따라서 회생 관로 유량과 제어 밸브 관로 유량을 바꾸는 방법에 대해, 도 4를 이용하여 개요를 설명한다. 도 4는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다.

우선, 개시의 상태로서는, 예를 들어 작업자가 도시하지 않은 유압 셔블의 키를 ON으로 한 상태로 한다.

스텝 (S1)에서는, 붐 하강 레버 조작의 유무를 판단한다. 구체적으로는, 압력 센서(16)로부터 입력되는 파일럿압(Pb)의 신호의 유무로 판단한다. 붐 하강 레버 조작 있음이라 판단되면, 스텝 (S2)로 진행하고, "아니오"라고 판단된 경우에는, "예"라고 판단될 때까지 반복된다.

스텝 (S2)에서는, SOC의 값이 설정되어 있는 값을 초과하고 있는지 여부를 판단한다. 구체적으로는, 전압 검출기(17)로부터 입력되는 축전 장치(15)의 전압값과 미리 설정된 값의 대소로 판단한다. SOC의 값이 설정되어 있는 값을 초과하고 있지 않은 경우에는 "아니오"라고 판단되어 스텝 (S3)으로 진행하고, 마찬가지로 초과하고 있는 경우에는 "예"라고 판단되어 스텝 (S4)로 진행한다.

스텝 (S3)에서는, 미리 정해진 회생 관로 유량과 제어 밸브 관로 유량의 배분이 유지된다.

스텝 (S4)에서는, 미리 정해진 회생 관로 유량과 제어 밸브 관로 유량의 배분이 변경된다. 구체적으로는, 회생 관로 유량을 감소시키고, 제어 밸브 관로 유량을 증가시킨다. SOC가 기준값을 상회한 경우, 회생 관로 유량을 감소시키므로, 회생 전력에 의한 축전 장치(15)의 과충전을 방지할 수 있다.

또한, 스텝 (S3)과 스텝 (S4)로부터는, 스텝 (S1)로 되돌아가, 각 스텝이 반복된다.

다음에, 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(9)의 제어에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 블록도, 도 6a는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러 내의 특성 선택 회로를 설명하는 다른 미터링 특성도, 도 6b는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태에 있어서의 컨트롤러 내의 특성 선택 회로를 설명하는 또 다른 미터링 특성도이다. 도 5 내지 도 6b에 있어서, 도 1 내지 도 4에 나타내는 부호와 동일한 부호의 것은 동일 부분이므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

도 5에 도시하는 컨트롤러(9)는, 특성 선택 연산부(100)와, 제1 유량 연산부(102) 및 제2 유량 연산부(101)(유량 연산 수단)와, 모터 지령값 연산부(103)와, 전자 비례 밸브 출력값 연산부(104)를 구비하고 있다.

특성 선택 연산부(100)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 전압 검출 센서(17)에 의해 검출되는 축전 장치(15)인 캐패시터의 전압값으로부터 SOC를 검출하고, 그 검출한 SOC와 미리 설정된 설정값을 비교한 결과에 의해, 미터링 특성을 선택하여 출력하는 것이다.

도 6a는 미리 설정된 설정값보다 SOC가 낮은 경우, 즉, 축전 장치(15)의 충전량이 낮은 경우에 선택되는 미터링 특성을 나타내고 있다. 이 미터링 특성은, 조작성이 필요해지는 미세 조작 영역에서는 가능하면 제어 밸브에 유량을 흘림으로써 조작성을 확보하고, 조작성이 그다지 필요하지 않은 풀 회생 영역에서는 회생측으로 유량을 많이 흘려, 회생 제어를 행하는 것을 나타내고 있다.

도 6b는 SOC의 값에 따라서, 도 6a에 나타낸 회생 관로 유량과 제어 밸브 관로 유량의 배분이 변경된 미터링 특성이 선택되는 것을 나타내고 있다. 구체적으로는, SOC의 값이 상승함에 따라서, 제어 밸브 관로 유량을 증가시키고 회생 관로 유량을 감소시키도록, 미리 정해진 배분 패턴의 미터링 특성이 선택되는 것을 나타내고 있다. 즉, SOC의 값이 낮은 상태에서는 배분 패턴 a가 선택되고, SOC의 값이 증가함에 따라 배분 패턴은 b, c, d로 전환되어 선택되는 것을 나타내고 있다. 이와 같이, SOC의 값이 증가함에 따라 제어 밸브 관로 유량을 증가시키고 회생 관로 유량을 감소시키므로, 붐 실린더(3a)의 복귀 유량을 바꾸지 않고 회생량을 억제하는 것이 가능해진다.

도 5로 되돌아가, 제1 유량 연산부(102)는, 특성 선택 연산부(100)로부터 출력된 미터링 선도와 붐 하강 조작시에 있어서의 조작 장치(4)의 조작량에 기초하여 제어 밸브 관로(34)측으로 흐르는 복귀 오일의 유량(Q1)을 연산하는 부분이고, 제2 유량 연산부(101)는 특성 선택 연산부(100)로부터 출력된 미터링 선도와 붐 하강 조작시에 있어서의 조작 장치(4)의 조작량에 기초하여 회생 관로(33)측을 흐르는 복귀 오일의 유량(Q2)을 연산하는 부분이다.

제1 유량 연산부(102) 및 제2 유량 연산부(101)에는 압력 센서(16)의 검출값이 입력되어 있고, 제1 유량 연산부(102) 및 제2 유량 연산부(101)는 당해 검출값에 기초하여 조작 장치(4)의 조작량을 산출한다. 압력 센서(16)의 검출값에 기초하여 조작 장치(4)의 조작량을 산출하면, 당해 산출한 조작량에 대응하는 유량(Q1, Q2)을 특성 선택 연산부(100)로부터 출력된 미터링 선도에 기초하여 산출하고, 각 관로(33, 34)의 목표 유량으로서 설정한다. 제1 유량 연산부(102)는 산출한 제어 밸브 관로 유량(Q1)을 전자 비례 밸브 출력값 연산부(104)에 출력하고, 제2 유량 연산부(101)는 산출한 회생 관로 유량(Q2)을 모터 지령값 연산부(103)에 출력한다.

모터 지령값 연산부(103)는, 제2 유량 연산부(101)에서 연산된 회생 관로 유량(Q2)을 회생 관로(33)의 유압 모터(11)로 흡수하기 위해 필요한 유압 모터(11)의 회전수를 연산하고, 유압 모터(11)를 당해 연산한 회전수로 회전시키기 위한 회전수 지령값을 인버터(13)에 출력하는 부분이다. 모터 지령값 연산부(103)에서 연산된 회전수 지령값을 입력한 인버터(13)는 당해 회전수 지령값에 기초하여 유압 모터(11) 및 발전기(12)를 회전시키고, 이에 의해 회생 관로(33)에는 제2 유량 연산부(101)에서 연산된 유량의 복귀 오일이 흐른다.

전자 비례 밸브 출력값 연산부(104)는, 제1 유량 연산부(102)에서 연산된 제어 밸브 관로 유량(Q1)을 제어 밸브 관로(34)의 제어 밸브(2)에 통과시키기 위해 필요한 전자 비례 밸브(8)의 출력값[즉, 전자 비례 밸브(8)로부터 제어 밸브(2)의 파일럿 수압부(2b)에 출력되는 유압 신호의 압력(파일럿압)]을 연산하고, 당해 연산한 출력값을 전자 비례 밸브(8)로부터 출력시키기 위한 지령값을 전자 비례 밸브(8)에 출력하는 부분이다. 전자 비례 밸브 출력값 연산부(104)에서 연산된 출력값을 입력한 전자 비례 밸브(8)는 당해 출력값에 기초하여 조작 신호를 제어 밸브(2)에 출력하고, 이에 의해 제어 밸브 관로(34)에는 제1 유량 연산부(102)에서 연산된 유량의 복귀 오일이 흐른다.

다음에, 본 실시 형태에 있어서의 붐 하강 조작이 행해졌을 때의 각 부 동작에 대해 설명한다.

붐(1a)의 하강 조작이 행해지면, 조작 장치(4)의 파일럿 밸브(5)의 파일럿압(Pb)이, 압력 센서(16)에 의해 검출되어, 컨트롤러(9)에 입력되어 있다. 이 파일럿압(Pb)은, 조작 장치(4)의 레버 조작량으로서 제1 유량 연산부(102) 및 제2 유량 연산부(101)에 입력된다.

한편, SOC 신호는, 축전 장치(15)인 캐패시터의 전압값이 전압 검출 센서(17)에 의해 항상 검출되어, 컨트롤러(9)에 입력되어 있다. 이 SOC 신호는, 특성 선택 연산부(100)에 입력되어 있다. 특성 선택 연산부(100)에서는, SOC가 낮은 경우, 즉, 축전 장치(15)의 충전량이 낮은 경우에, 가능하면 회생측으로 유량을 흘려, 제어 밸브측의 유량을 억제하는 미터링 특성이 선택되어, 제1 유량 연산부(102) 및 제2 유량 연산부(101)에 출력되어 있다.

여기서, 검출되어 있는 SOC 신호가 증가한 경우에는, 특성 선택 연산부(100)에 있어서, 회생 관로 유량을 억제하고, 제어 밸브 관로 유량을 증가시키는 미터링 특성이 선택되게 된다. 이에 의해, 제1 유량 연산부(102) 및 제2 유량 연산부(101)에 출력되는 미터링 특성이 변경된다.

제1 유량 연산부(102) 및 제2 유량 연산부(101)에서는, 조작 장치(4)의 레버 조작량에 따른 제어 밸브 관로 유량(Q1)과 회생 관로 유량(Q2)이 출력되고, 전자 비례 밸브 출력값 연산부(104), 모터 지령값 연산부(103)에서, 전자 비례 밸브(8) 및 인버터(13)에의 제어 지령이 연산되어 출력된다.

상술한 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태에 따르면, 축전 장치(15)의 용량을 증가시키는 일 없이, 축전 장치(15)의 과충전을 방지할 수 있다. 이 결과, 생산성의 향상이 도모된다.

또한, 상술한 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제1 실시 형태에 따르면, 조작 장치(4)의 조작량, SOC의 상태에 따라서 회생 관로 유량을 억제하므로, 축전 장치(15)의 과충전을 방지하는 것이 가능해지는 동시에, 축전 장치(15)의 용량을 작게 할 수 있다. 또한, 제어 밸브 관로 유량도 변경할 수 있으므로, 작업자가 요구하는 붐 하강 속도도 확보할 수 있다.

<제2 실시 형태>

다음에, 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제2 실시 형태에 대해 도 7을 이용하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제2 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 블록도이다. 또한, 도 7에 있어서, 도 1 내지 도 6b에 도시하는 부호와 동일한 부호의 것은 동일 부분 또는 상당하는 부분이므로, 그 부분의 설명을 생략한다.

상술한 제1 실시 형태에서는, 컨트롤러(9)의 특성 선택 연산부(100)가, SOC 신호에 따라서 선택한 미터링 특성을 출력하고, 이 미터링 특성을 기초로 제1 유량 연산부(102) 및 제2 유량 연산부(101)가 제어 밸브 관로 유량(Q1)과 회생 관로 유량(Q2)을 산출하고, 이들 유량을 실현시키기 위해 컨트롤러(9)로부터 전자 비례 밸브(8)나 인버터(13)에 제어 지령을 출력하고 있다. 이로 인해, 붐 하강의 동작 중에, 예를 들어 SOC의 값이 변화되면, 선택되어 있었던 미터링 특성이 변화되어, 조작성의 급변을 초래할 가능성이 있다. 본 실시 형태에 있어서는, SOC의 값이 변화되어도, 조작성을 급변시키지 않는 작업 기계의 동력 회생 장치를 제공한다.

도 7에 도시하는 컨트롤러(9)는, 보정 신호 연산부(120)와, 제1 유량 연산부(112) 및 제2 유량 연산부(111)(유량 연산 수단)와, 승산기(113)와, 감산기(114)와, 가산기(115)와, 모터 지령값 연산부(103)와, 전자 비례 밸브 출력값 연산부(104)를 구비하고 있다.

제1 유량 연산부(112)는, 도 3에 도시하는 미터링 선도의 제어 밸브 관로 유량 특성이 미리 설정되어 있고, 붐 하강 조작시에 있어서의 조작 장치(4)의 조작량을 입력하고, 제어 밸브 관로(34)측으로 흐르는 복귀 오일의 유량(Q1')을 연산하여, 가산기(115)에 출력한다. 제2 유량 연산부(111)는, 도 3에 도시하는 미터링 선도의 회생 관로 유량 특성이 미리 설정되어 있고, 붐 하강 조작시에 있어서의 조작 장치(4)의 조작량에 기초하는 회생 관로(33)측으로 흐르는 복귀 오일의 유량(Q2')을 연산하여, 승산기(113)와 감산기(114)에 출력한다.

보정 신호 연산부(120)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 전압 검출 센서(17)에 의해 검출되는 축전 장치(15)인 캐패시터의 전압값으로부터 SOC를 검출하고, 그 검출한 SOC에 따라서 미리 설정된 보정 신호를 연산하여, 승산기(113)에 출력한다. 이 보정 신호에 의해 제2 유량 연산부(111)의 유량 출력(Q2')이 보정된다. 보정 신호 연산부(120)의 출력의 최대값은 1이고, SOC가 낮은 상태에서는, 1의 신호를 계속해서 출력하고, 승산기(113)에서 제2 유량 연산부(111)의 유량값(Q2')이 승산된다. 즉, SOC가 낮은 상태에서는, 제2 유량 연산부(111)의 출력 신호(Q2')는, 그대로, 모터 지령값 연산부(103)의 입력값(Q2)으로 된다.

한편, SOC 신호가 증가하여 소정의 값 이상으로 되면, 보정 신호 연산부(120)의 출력은 0을 하한값으로 하여, 1보다 작은 값을 출력한다. 이에 의해, 제2 유량 연산부(111)의 출력 신호(Q2')는 승산기(113)의 출력에 있어서, 무단계로 감소 보정되므로, 회생 유량을 억제할 수 있다.

감산기(114)와 가산기(115)는, 회생 유량을 감소시킨 만큼, 제어 밸브측 유량을 증가시키는 연산을 행하는 것이다. 감산기(114)는, 승산기(113)의 출력과 제2 유량 연산부(111)의 출력을 입력하고, 출력 신호를 가산기(115)에 입력하고 있다. 감산기(114)는, 제2 유량 연산부(111)의 보정 전과 보정 후의 유량차를 연산하는 것이고, 가산기(115)는, 감산기(114)에서 연산된 유량차를 제1 유량 연산부(112)의 출력에 가산하고, 제어 밸브측 유량을 증가시키는 연산을 행한다. 이에 의해, 제2 유량 연산부(111)와 제1 유량 연산부(112)의 출력의 합계는 바뀌지 않으므로, 원하는 붐 실린더(3a)의 보톰 유량을 확보할 수 있다.

가산기(115)는 산출한 제어 밸브 관로 유량(Q1)을 전자 비례 밸브 출력값 연산부(104)에 출력하고, 승산기(113)는 산출한 회생 관로 유량(Q2)을 모터 지령값 연산부(103)에 출력한다.

붐(1a)의 하강 조작이 행해지면, 조작 장치(4)의 파일럿 밸브(5)의 파일럿압(Pb)이, 압력 센서(16)에 의해 검출되어, 컨트롤러(9)에 입력되어 있다. 이 파일럿압(Pb)은, 조작 장치(4)의 레버 조작량으로서 제1 유량 연산부(112) 및 제2 유량 연산부(111)에 입력되고, 레버 조작량에 따른 유량 신호가 제1 유량 연산부(112) 및 제2 유량 연산부(111)로부터 출력된다.

한편, SOC 신호는, 보정 신호 연산부(120)에 입력되고, SOC의 상태에 의해 보정 신호 연산부(120)로부터 회생측 유량인 제2 유량 연산부(111)의 유량값(Q2')을 보정하는 신호가 출력되어 있다. 보정 신호 연산부(120)의 출력 신호는, SOC의 상태에 따라서 연속적으로 변화되므로, 제2 유량 연산부(111)의 출력 보정값(Q2)도 연속적으로 변화된다.

감산기(114) 및 가산기(115)에서는, 회생측 유량의 감소분이 제어 밸브측 유량에 가산된다. 이에 의해, 제2 유량 연산부(111)와 제1 유량 연산부(112)의 출력의 합계는 변화되지 않으므로, 원하는 붐 실린더(3a)의 보톰 유량을 확보할 수 있다.

제2 유량 연산부(111)와 제1 유량 연산부(112)의 출력값은, 상술한 바와 같이 보정되어, 제어 밸브 관로 유량(Q1)과 회생 관로 유량(Q2)이 생성된다. 각각의 목표 유량이 입력되는 전자 비례 밸브 출력값 연산부(104), 모터 지령값 연산부(103)에서, 전자 비례 밸브(8) 및 인버터(13)에의 제어 지령이 연산되어 출력된다.

상술한 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제2 실시 형태에 따르면, 축전 장치(15)의 용량을 증가시키는 일 없이, 축전 장치(15)의 과충전을 방지할 수 있다. 이 결과, 생산성의 향상이 도모된다.

또한, 상술한 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제2 실시 형태에 따르면, SOC의 상태에 따라서 회생측 유량을 연속적으로 변화시키는 것이 가능하므로, 조작성의 급변을 방지하여, 작업자가 요구하는 양호한 동작을 확보할 수 있다.

<제3 실시 형태>

다음에, 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제3 실시 형태에 대해 도 8을 이용하여 설명한다. 도 8은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제3 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 8에 있어서, 도 1 내지 도 7에 도시하는 부호와 동일한 부호의 것은 동일 부분 또는 상당하는 부분이므로, 그 부분의 설명을 생략한다.

스텝 (S101)에서는, 붐 하강 레버 조작의 유무를 판단한다. 구체적으로는, 압력 센서(16)로부터 입력되는 파일럿압(Pb)의 신호의 유무로 판단한다. 붐 하강 레버 조작 없음이라고 판단되면, 스텝 (S102)로 진행하고, "예"라고 판단된 경우에는 스텝 (S105)로 진행한다.

스텝 (S102)에서는, SOC의 값이 설정되어 있는 값을 초과하고 있는지 여부를 판단한다. 구체적으로는, 전압 검출기(17)로부터 입력되는 축전 장치(15)의 전압값과 미리 설정된 값의 대소로 판단한다. SOC의 값이 설정되어 있는 값을 초과하고 있지 않은 경우에는 "아니오"라고 판단되어 스텝 (S103)으로 진행하고, 마찬가지로 초과하고 있는 경우에는 "예"라고 판단되어 스텝 (S104)로 진행한다.

스텝 (S103)에서는, 미리 정해진 회생 관로 유량과 제어 밸브 관로 유량의 설정을 바꾸지 않고 배분 패턴이 유지된다. 이 배분 패턴은, 예를 들어 도 6b의 배분 패턴 a의 경우이며, 회생측 유량을 가능하면 증가시키는 것을 나타내고 있다.

스텝 (S104)에서는, 미리 정해진 회생 관로 유량과 제어 밸브 관로 유량의 배분이 변경된다. 구체적으로는, 회생 관로 유량을 감소시키고, 제어 밸브 관로 유량을 증가시키도록 설정하고, 배분 패턴을 유지한다. 이 배분 패턴은, 예를 들어 도 6b의 배분 패턴 b, c, d의 경우이며, SOC가 기준값을 상회한 경우, 회생 관로 유량을 감소시키므로, 회생 전력에 의한 축전 장치(15)의 과충전을 방지할 수 있다.

스텝 (S105)에서는, 스텝 (S101)에서 붐 하강 레버 조작이 있었던 경우이며, 이 경우, 스텝 (S103) 또는 스텝 (S104)에서 설정된 배분 패턴을 유지한다.

또한, 스텝 (S103)과 스텝 (S104)로부터는, 스텝 (S101)로 되돌아가, 각 스텝이 반복된다.

상술한 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제3 실시 형태에 따르면, 축전 장치(15)의 용량을 증가시키는 일 없이, 축전 장치(15)의 과충전을 방지할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제3 실시 형태에 따르면, 레버 조작 신호가 입력되어 있는 동안, 즉, 붐 하강 동작 중에는 유량의 배분을 바꾸지 않으므로, 조작성의 급변을 방지하여, 작업자가 요구하는 양호한 동작을 확보할 수 있다.

<제4 실시 형태>

다음에, 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태에 대해 도 9 내지 도 13을 이용하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태를 도시하는 제어 시스템의 개략도, 도 10은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태를 구성하는 인버터 및 그 주변의 하드웨어 구성의 개략도, 도 11은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 블록도, 도 12는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태에 있어서의 컨트롤러 내의 특성 선택 회로를 설명하는 미터링 특성도, 도 13은 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태에 있어서의 컨트롤러의 처리 내용을 나타내는 흐름도이다. 또한, 도 9 내지 도 13에 있어서, 도 1 내지 도 8에 도시하는 부호와 동일한 부호의 것은 동일 부분 또는 상당하는 부분이므로, 그 부분의 설명을 생략한다.

상술한 제1 실시 형태에 있어서는, 발전기(12) 또는 이것을 제어하는 인버터(13)에 이상이 있는 경우에, 회생 관로(33)에 복귀 오일을 유입시키면, 당해 기기가 과도하게 발열하여, 기계 수명을 저하시키거나, 기계적 쇼크가 발생하여 작업 기계의 조작성을 저하시킬 가능성이 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 상술한 제1 실시 형태와 마찬가지로 축전 장치(15)의 용량을 증가시키는 일 없이, 축전 장치(15)의 과충전을 방지할 수 있는 동시에, 발전기(12) 또는 이것을 제어하는 인버터(13)의 이상이 발생한 경우에도 양호한 조작성을 확보할 수 있는 작업 기계의 동력 회생 장치를 제공한다.

도 9에 도시하는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태를 도시하는 제어 시스템은, 대략 제1 실시 형태와 마찬가지로 구성되지만, 이하의 형태가 다르다. 우선, 파일럿 2차측 유로(20c)에, 상기 유로의 연통/차단을 전환하는 2포트 2위치형의 전자 전환 밸브(85)를 설치하고, 조작 장치(4)의 파일럿 밸브(5)가 생성하는 파일럿 압유의 파일럿 체크 밸브(10)에의 공급을 컨트롤러(9)의 지령에 의해 제어 가능하게 하고 있다. 구체적으로는, 전자 전환 밸브(85)의 조작부에 컨트롤러(9)로부터의 지령 신호가 입력되었을 때에, 포트가 전환되어, 파일럿 2차측 유로(20c)가 차단되고, 지령 신호가 입력되지 않는 통상시에는 파일럿 2차측 유로(20c)를 연통하는 포트가 선택되어 있다.

또한, 인버터(13)에, 후술하는 발전기(12) 및 인버터(13)의 이상을 검출 가능하게 한 이상 검출부를 설치하고, 이 이상 검출부가 검출한 이상 신호를 컨트롤러(9)에 출력하고 있다.

본 실시 형태에 있어서의 인버터(13)에 대해, 도 10을 이용하여 설명한다. 인버터(13)는, 컨트롤러(9) 등의 다른 기기와의 통신 인터페이스인 통신 드라이버(13a)와, 스위칭 소자[예를 들어, IGBT(절연 게이트형 바이폴라 트랜지스터)]를 갖는 인버터 회로(13d)와, 인버터 회로(13d)의 구동 제어를 행하는 드라이버 회로(13c)와, 드라이버 회로(13c)에 제어 신호(토크 지령)를 출력하여 인버터 회로(13d)에 있어서의 스위칭 소자의 온·오프를 제어하는 제어 회로(13b)를 구비하고 있다.

제어 회로(13b)에는, 컨트롤러(9)로부터 출력되는 모터 지령값과, 발전기(12)의 회전 위치를 검출하기 위한 위치 센서(90)(예를 들어, 자극 위치 센서)로부터 출력되는 회전 위치 정보(리졸버 신호)와, 발전기(12)가 발생하는 전류를 검출하기 위한 전류 센서(91)로부터 출력되는 전류 정보와, 인버터 회로(13d)의 온도를 검출하기 위한 온도 센서(92)로부터 출력되는 온도 정보가 입력되어 있다. 제어 회로(13b)는, 이들 입력 정보에 기초하여 발전기(12)를 제어하는 제어부로서 기능하는 동시에, 드라이버 회로(13c), 인버터 회로(13d) 및 발전기(12) 등에 이상이 발생하였는지 여부를 검출하는 이상 검출부로서 기능하고 있다. 드라이버 회로(13c), 인버터 회로(13d) 및 발전기(12) 등의 기기의 이상을 검출하는 방법으로서는 공지의 것을 이용하는 것으로 하고, 제어 회로(13b)가 이들의 이상을 검출한 경우에는 그 취지를 이상 검출 신호로서 컨트롤러(9)에 출력한다.

제어 회로(13b)에 의한 공지의 이상 검출 방법으로서는, 예를 들어 모터 지령값으로부터 산출되는 발전기(12)의 목표 회전수(목표 속도) 및 목표 토크값과, 발전기(12)의 실제의 회전수[위치 센서(90)의 출력으로부터 산출 가능] 및 실제의 토크값[전류 센서(91)의 출력으로부터 산출 가능]과의 편차가 소정의 값을 초과한 경우에 이상이 발생하였다고 판정하는 것이나, 온도 센서(92)로부터의 출력이 소정의 값 이상에 도달한 경우에 이상이 발생하였다고 판정하는 경우가 있다. 또한, 유압 모터(11)에 발생한 이상이 발전기(12) 또는 인버터(13)의 거동에 영향을 미치는 경우에는, 상기 구성에 의해 유압 모터(11)의 이상을 검출할 수도 있다.

다음에, 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(9)에 대해, 도 11을 이용하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(9)는, 도 5에 도시하는 제1 실시 형태의 컨트롤러(9)와 대략 마찬가지의 구성이지만, 특성 선택 연산부(100A)에 인버터(13)로부터의 이상 신호가 입력되는 것과, 전자 전환 밸브(85)에 지령 신호를 출력하는 차단 신호 출력부(105)를 구비한 것이 다르다.

특성 선택 연산부(100A)는, 제1 실시 형태에 있어서의 특성 선택부(100)와 마찬가지로, 전압 검출 센서(17)에 의해 검출되는 축전 장치(15)의 전압값으로부터 SOC를 검출하고, 그 검출한 SOC와 미리 설정된 설정값을 비교한 결과에 의해, 미터링 특성을 선택하여 출력하지만, 인버터(13)로부터의 이상 신호가 입력되었을 때에는, 도 12에 나타내는 미터링 특성을 선택하여 출력한다.

도 12는 SOC의 값에 관계가 없는 회생 관로 유량(Q2)의 미터링 특성과 제어 밸브 관로 유량(Q1)의 미터링 특성을 나타내고 있다. 회생 관로 유량(Q2)의 미터링 특성은, 회생 관로(33)의 미터아웃 유량이 모든 조작량에 대해 제로로 되도록 설정되어 있다. 또한, 제어 밸브 관로 유량(Q1)의 미터링 특성은, 도 3의 합계 유량을 나타낸 미터링 특성과 일치하도록 설정되어 있다. 즉, 인버터(13)로부터의 이상 신호가 특성 선택 연산부(100A)에 입력되면, 보톰측 유압실로부터의 복귀 오일의 전량이 제어 밸브 관로(34)로 흘러, 이상 신호의 입력의 전후에 회생 관로(33)와 제어 밸브 관로(34)를 흐르는 복귀 오일의 합계 유량이 불변으로 되는, 미터링 특성이 특성 선택 연산부(100A)로부터 출력된다.

도 11로 되돌아가, 차단 신호 출력부(105)는, 제2 유량 연산부(101)에서 연산된 회생 관로 유량(Q2)을 입력하고, 이 회생 관로 유량(Q2)이 제로 이하일 때에, 전자 전환 밸브(85)에 차단 지령 신호를 출력하는 부분이다. 차단 지령 신호를 입력한 전자 전환 밸브(85)는, 파일럿 2차측 유로(20c)를 차단하는 포트로 전환되고, 이에 의해 도 9에 도시하는 파일럿 체크 밸브(10)는 동작하지 않게 된다. 이 결과, 회생 관로(33)는 차단된 상태로 되어, 회생 관로(33)측을 흐르는 복귀 오일의 유량은 제로로 된다. 한편, 제어 밸브 관로(34)측을 흐르는 복귀 오일의 유량은, 회생 관로(33)측의 복귀 오일의 유량의 저하분이 증가되게 된다.

다음에, 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(9)가 실행하는 회생 관로 유량과 제어 밸브 관로 유량을 바꾸는 처리 내용에 대해, 도 13을 이용하여 개요를 설명한다. 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(9)의 처리 내용 중 스텝 S204∼S206은, 도 4에 나타내는 제1 실시 형태에 있어서의 스텝 S2∼S4의 처리 내용과 동일하므로, 당해 부분의 설명은 생략한다. 도 13에 있어서, 개시의 상태로서는, 예를 들어 작업자가 도시하지 않은 유압 셔블의 키를 ON으로 한 상태로 한다.

스텝 (S201)에서는, 붐 하강 레버 조작의 유무를 판단한다. 구체적으로는, 압력 센서(16)로부터 입력되는 파일럿압(Pb)의 신호의 유무로 판단한다. 붐 하강 레버 조작 있음이라 판단되면, 스텝 (S202)로 진행하고, "아니오"라고 판단된 경우에는, "예"라고 판단될 때까지 반복된다.

스텝 (S202)에서는, 인버터(13)로부터 이상 신호가 입력되어 있는지 여부를 판단한다. 구체적으로는, 컨트롤러(9)의 특성 선택 연산부(100A)가 인버터(13)로부터의 이상 검출 신호의 유무로 판단한다. 이상 검출 신호가 입력되어 있다고 판단되면, 스텝 (S203)으로 진행하고, "아니오"라고 판단된 경우에는, 스텝 (S204)로 진행한다.

스텝 (S203)에서는, 회생측 유량을 제로로 하여, 모든 유량을 제어 밸브측 유량으로 하도록, 회생 관로 유량과 제어 밸브 관로 유량의 배분이 결정된다. 구체적으로는, 도 11에 도시하는 특성 선택 연산부(100A)가, 상술한 인버터(13) 이상 검출시의 미터링 특성을 제2 유량 연산부(101)와 제1 유량 연산부(102)에 출력하는 동시에, 차단 신호 출력부(105)가, 전자 전환 밸브(85)에 차단 지령 신호를 출력한다.

스텝 (S204)로부터 스텝 (S206)에서의 플로우는, 도 4에 나타내는 제1 실시 형태에 있어서의 스텝 S2∼S4의 플로우와 동일하다.

스텝 (S203)으로부터는, 스텝 (S205), 스텝 (S206)과 마찬가지로, 스텝 (S201)로 복귀되어, 각 스텝이 반복된다.

상술한 스텝 (S203)에 대해 도 11을 이용하여 상세하게 설명한다.

인버터(13)로부터의 이상 신호가 입력되면, 특성 선택 연산부(100A)는, 제2 유량 연산부(101)에, 회생 관로(33)의 미터아웃 유량이 모든 조작량에 대해 제로로 되는 미터링 특성을 출력하고, 제1 유량 연산부(102)에, 제어 밸브 관로 유량(Q1)과 회생 관로 유량(Q2)의 합계 유량과 일치하는 미터링 특성을 출력한다.

제2 유량 연산부(101)는, 미터링 특성에 기초하여, 조작 장치(4)의 조작량에 상관없이, 회생 관로 유량(Q2)을 제로로 하여, 모터 지령값 연산부(103) 및 차단 신호 출력부(105)에 출력한다. 또한, 제1 유량 연산부(102)는, 조작 장치(4)의 조작량과 합계 유량에 일치하는 미터링 특성에 기초하여 연산한 제어 밸브 관로 유량(Q1)을 전자 비례 밸브 출력값 연산부(104)에 출력한다.

이때, 차단 신호 출력부(105)로부터 전자 전환 밸브(85)에 차단 신호가 출력되므로, 전자 전환 밸브(85)는 차단 위치로 구동되어 파일럿 2차측 유로(20c)를 차단한다. 이로 인해, 조작 장치(4)의 조작량에 상관없이 파일럿 체크 밸브(10)는 폐쇄된 채 유지되어, 보톰측 유압실로부터의 복귀 오일이 회생 관로(33)[유압 모터(11)]로 흐르는 일은 없다.

또한, 전자 비례 밸브(8)에는 합계 유량의 개방도 지령이 출력되므로, 보톰측 오일실로부터의 복귀 오일의 전량이 제어 밸브 관로(34)에 유입되게 된다. 이로 인해, 인버터(13)의 이상 검출의 전후에, 회생 관로 유량(Q2)과 제어 밸브 관로 유량(Q1)의 합계 유량은 불변으로 된다.

이와 같이 인버터(13)의 이상 검출 신호가 출력되어 있는 경우에는, 회생 관로(33)에 보톰측 유압실로부터의 복귀 오일이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태에 따르면, 축전 장치(15)의 용량을 증가시키는 일 없이, 축전 장치(15)의 과충전을 방지할 수 있다.

또한, 상술한 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제4 실시 형태에 따르면, 발전기(12) 또는 이것을 제어하는 인버터(13)에 이상이 발생한 경우에, 보톰측 유압실로부터의 복귀 오일이 회생 관로(33)로 유입되는 것을 방지하므로, 당해 기기의 과도한 발열에 의한 기계 수명의 저하나, 기계적 쇼크의 발생에 의한 작업 기계의 조작성의 저하를 방지할 수 있다. 이 결과, 발전기(12) 또는 이것을 제어하는 인버터(13)의 이상이 발생한 경우에도 양호한 조작성을 확보할 수 있는 작업 기계의 동력 회생 장치를 제공할 수 있다.

<제5 실시 형태>

다음에, 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제5 실시 형태에 대해 도 14를 이용하여 설명한다. 도 14는 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제5 실시 형태를 구성하는 컨트롤러의 블록도이다. 또한, 도 14에 있어서, 도 1 내지 도 13에 도시하는 부호와 동일한 부호의 것은 동일 부분 또는 상당하는 부분이므로, 그 부분의 설명을 생략한다.

본 실시 형태에 있어서는, 대략 제4 실시 형태와 마찬가지로 구성되지만, 컨트롤러(9)의 구성이 다르다. 본 실시 형태에 있어서의 컨트롤러(9)는, 도 7에 도시하는 제2 실시 형태의 컨트롤러(9)와 대략 마찬가지의 구성이지만, 보정 신호 연산부(120A)에 인버터(13)로부터의 이상 신호가 입력되는 것과, 전자 전환 밸브(85)에 지령 신호를 출력하는 차단 신호 출력부(105)를 구비한 것이 다르다.

보정 신호 연산부(120A)는, 제2 실시 형태에 있어서의 보정 신호 연산부(120)와 마찬가지로, 전압 검출 센서(17)에 의해 검출되는 축전 장치(15)의 전압값으로부터 SOC를 검출하고, 그 검출한 SOC에 따라서 미리 설정된 보정 신호를 연산하고, 그 보정 신호를 승산기(113)에 출력하지만, 인버터(13)로부터의 이상 신호가 입력되었을 때에는, 보정 신호로서 제로를 승산기(113)에 출력한다.

차단 신호 출력부(105)는, 승산기(113)에서 연산된 회생 관로 유량(Q2)을 입력하고, 이 회생 관로 유량(Q2)이 제로 이하일 때, 전자 전환 밸브(85)에 차단 지령 신호를 출력하는 부분이고, 그 외는 제4 실시 형태와 마찬가지이다.

다음에, 본 실시 형태에 있어서 인버터(13)로부터 이상 신호가 컨트롤러(9)에 입력되었을 때의 동작을 도 14를 이용하여 설명한다.

인버터(13)로부터의 이상 신호가 입력되면, 보정 신호 연산부(120A)는, 승산기(113)에 보정 신호로서 제로를 출력한다. 이 보정 신호에 의해, 제2 유량 연산부(111)에서 연산된 조작량에 기초하는 회생 관로(33)측을 흐르는 복귀 오일의 유량(Q2')이 보정되고, 제로 신호를 회생 관로 유량(Q2)으로서 모터 지령값 연산부(103)와 차단 신호 출력부(105)와 감산기(114)에 출력한다.

감산기(114)는, 승산기(113)에 의한 제2 유량 연산부(111)의 출력인 유량(Q2')의 보정의 전후의 유량차를 연산하는 것이며, 그 출력을 가산기(115)에 출력하고 있다. 가산기(115)는, 제1 유량 연산부(112)에서 연산된 조작량에 기초하는 제어 밸브 관로(34)측을 흐르는 복귀 오일의 유량(Q1')과 감산기(114)에서 연산된 유량차를 가산하고, 제어 밸브 관로 유량(Q1)으로서 전자 비례 밸브 출력값 연산부(104)에 출력한다. 이로 인해, 제2 유량 연산부(111)와 제1 유량 연산부(112)의 출력의 합계는 바뀌지 않는다.

즉, 전자 비례 밸브(8)에는 합계 유량의 개방도 지령이 출력되므로, 보톰측 오일실로부터의 복귀 오일의 전량이 제어 밸브 관로(34)에 유입되게 된다. 이로 인해, 인버터(13)의 이상 검출의 전후에, 회생 관로 유량(Q2)과 제어 밸브 관로 유량(Q1)의 합계 유량은 불변으로 된다. 또한, 인버터(13)의 이상 검출 신호가 출력되어 있는 경우에는, 차단 신호 출력부(105)로부터 전자 전환 밸브(85)에 차단 신호가 출력되므로, 전자 전환 밸브(85)는 차단 위치로 구동되어 파일럿 2차측 유로(20c)를 차단한다. 이것에 의해, 회생 관로(33)에 보톰측 유압실로부터의 복귀 오일이 유입되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 본 발명의 작업 기계의 동력 회생 장치의 제5 실시 형태에 따르면, 상술한 제4 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

1 : 유압 셔블
1a : 붐
2 : 제어 밸브
2a : 파일럿 수압부
2b : 파일럿 수압부
3a : 붐 실린더
4 : 조작 장치
6 : 유압 펌프
6A : 탱크
7 : 파일럿 오일 펌프
8 : 전자 비례 밸브
9 : 컨트롤러(유량 연산 수단)
10 : 파일럿 체크 밸브
11 : 유압 모터
12 : 발전기
13 : 인버터
15 : 축전 장치
16 : 압력 센서(조작량 검출 수단)
17 : 전압 검출기(충전량 검출 수단)
31 : 유로
32 : 분기부
33 : 회생 관로
34 : 제어 밸브 관로
50 : 엔진
100 : 특성 선택 연산부
101 : 제2 유량 연산부
102 : 제1 유량 연산부
103 : 모터 지령값 연산부
104 : 전자 비례 밸브 출력값 연산부
105 : 차단 신호 출력부
111 : 제2 유량 연산부
112 : 제1 유량 연산부
120 : 보정 신호 연산부

Claims

엔진과, 상기 엔진에 의해 구동되는 유압 펌프와, 상기 유압 펌프로부터의 압유를 유압 실린더에 전환 공급하는 제어 밸브와, 상기 제어 밸브를 제어하는 조작 장치를 구비하는 작업 기계의 동력 회생 장치에 있어서,
상기 유압 실린더의 보톰측 유압실에 접속되고 당해 유압 실린더의 축소시에 탱크로 복귀되는 복귀 오일이 유통하는 유로와,
상기 유로에 설치되고 당해 유로를 복수의 유로로 분류하는 분기부와,
상기 분기부에 접속되고, 인버터에 의해 제어되는 발전기가 접속된 유압 모터를 통해 복귀 오일을 탱크로 유도하는 회생 관로와,
상기 분기부에 접속되고, 상기 제어 밸브를 통해 복귀 오일을 탱크로 유도하는 제어 밸브 관로와,
상기 조작 장치의 조작량을 검출하는 조작량 검출 수단과,
상기 발전기에 의해 발전된 전력을 축적하는 축전 장치와,
상기 축전 장치의 충전량을 검출하는 충전량 검출 수단과,
상기 충전량 검출 수단으로부터의 충전량 신호에 따라서, 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량 및 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 각각 연산하는 유량 연산 수단과,
상기 유량 연산 수단의 연산 결과에 기초하여 상기 제어 밸브 관로의 유량을 제어하는 제1 유량 제어 수단으로서의 전자 비례 밸브와,
상기 유량 연산 수단의 연산 결과에 기초하여 상기 회생 관로의 유량을 제어하는 제2 유량 제어 수단으로서의 인버터를 구비하고,
상기 유량 연산 수단은,
상기 유압 실린더가 축소되는 경우에 있어서의 상기 조작 장치의 조작량에 대한 상기 유압 실린더로부터의 미터아웃 유량의 복수의 특성이 기억되는 동시에, 상기 충전량 검출 수단으로부터의 충전량 신호가 입력되고, 상기 충전량 신호에 따라서 상기 기억된 미터아웃 유량의 복수의 특성 중 어느 하나를 출력하는 특성 선택 수단과,
상기 특성 선택 수단에 의해 출력된 상기 조작량과 미터아웃 유량의 관계 및 상기 조작량 검출 수단에 의해 검출되는 상기 조작량에 기초하여, 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 연산하여, 상기 전자 비례 밸브에 지령 신호를 출력하는 제1 유량 연산 수단과,
상기 특성 선택 수단에 의해 출력된 상기 조작량과 미터아웃 유량의 관계 및 상기 조작량 검출 수단에 의해 검출되는 상기 조작량에 기초하여, 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 연산하여, 상기 인버터에 지령 신호를 출력하는 제2 유량 연산 수단을 구비하고,
상기 축전 장치의 충전량 값이 상승함에 따라서 제어 밸브 관로 유량을 증가시키고 회생 관로 유량을 감소시키도록 미리 정해진 배분 패턴의 미터링 특성이 선택되는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 유량 연산 수단은, 상기 조작 장치에 있어서의 하강 조작 신호가 검출되고 있는 동안에는, 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량과 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량의 배분 특성을 고정화시키고 있는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.
제1항에 있어서, 상기 유량 연산 수단은, 상기 유압 실린더가 축소되는 경우에 있어서의 상기 조작 장치의 조작량에 대한 상기 유압 실린더로부터의 미터아웃 유량의 특성이 기억되는 동시에, 상기 조작량 검출 수단으로부터의 조작량 신호가 입력되고, 상기 조작량 신호에 따라서 상기 기억된 미터아웃 유량의 특성으로부터, 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 연산하는 제1 유량 연산 수단과,
상기 유압 실린더가 축소되는 경우에 있어서의 상기 조작 장치의 조작량에 대한 상기 유압 실린더로부터의 미터아웃 유량의 특성이 기억되는 동시에, 상기 조작량 검출 수단으로부터의 조작량 신호가 입력되고, 상기 조작량 신호에 따라서 상기 기억된 미터아웃 유량의 특성으로부터, 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 연산하는 제2 유량 연산 수단과,
상기 충전량 검출 수단으로부터의 충전량 신호가 입력되고, 상기 충전량 신호에 따라서 보정 특성을 연산하는 보정 신호 연산 수단을 구비하고,
상기 보정 신호 연산 수단으로부터의 보정 신호에 의해, 상기 제1 유량 연산 수단의 출력 신호와 상기 제2 유량 연산 수단의 출력 신호가 보정되는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 제어하기 위해, 상기 제어 밸브에의 파일럿압을 제어하는 전자 비례 밸브를 설치한 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.
제1항에 있어서, 상기 발전기 및 상기 인버터의 이상을 검출하기 위한 이상 검출 수단을 더 구비하고,
상기 이상 검출 수단에 의해, 상기 발전기 또는 상기 인버터의 이상이 검출되었을 때, 상기 특성 선택 수단은, 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 제로로 하는 상기 미터아웃 유량의 특성을 상기 제2 유량 연산 수단에 출력하고, 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 상기 회생 관로측의 복귀 오일의 유량의 저하분만큼 증가시키는 상기 미터아웃 유량의 특성을 상기 제1 유량 연산 수단에 출력하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.
제4항에 있어서, 상기 발전기 및 상기 인버터의 이상을 검출하기 위한 이상 검출 수단을 더 구비하고,
상기 이상 검출 수단에 의해, 상기 발전기 또는 상기 인버터의 이상이 검출되었을 때, 상기 보정 신호 연산 수단은, 상기 인버터에 있어서의 상기 조작량에 기초하는 상기 회생 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 제로로 보정하고, 상기 전자 비례 밸브에 있어서의 상기 조작량에 기초하는 상기 제어 밸브 관로측을 흐르는 복귀 오일의 유량을 상기 인버터에 있어서의 유량 저하분만큼 증가하도록 보정하는 것을 특징으로 하는, 작업 기계의 동력 회생 장치.